当下,深海声学成为国内外水声研究的热点,特别是对于我国来说,在深海声学领域的理论和实验基础较为薄弱。了解声传播特性是进行水声调查实验、水声通信与定位以及声纳系统设计的基础。就目前来说,人们对深海甚低频(10Hz至100Hz)声传播问题还缺乏足够的关注,而熟知甚低频声传播特性在海洋科考、海洋开发以及国防建设方面具有重要价值,本文重点研究了深海甚低频声传播特性,对仿真现象进行了理论性总结,研究结果具有重要的理论和现实意义。本文的研究内容主要有以下三个方面:1.首先将COMSOL计算结果作为标准解,验证了三种常用声场数值计算程序KRAKEN、BELLHOP和RAM在处理深海甚低频声传播问题时的可靠性,通过仿真发现:KRAKEN和RAM在处理距离无关环境时计算结果和COMSOL拟合的很好,计算结果可靠性高;尽管仿真条件满足射线声学高频近似,但BELLHOP程序计算结果与COMSOL差距较大,不宜作为处理深海甚低频声传播问题的工具。在处理楔形海底时,海底坡度越小,RAM的计算结果与COMSOL的计算结果拟合效果越好,RAM在处理弱距离相关环境中的声传播问题时,计算结果仍具有很高的可靠性。2.建立了两种深海声道模型,仿真分析了会聚区模式、表面声道模式以及深海声道模式下甚低频声传播损失的空间分布特征。研究发现深海甚低频声场存在频率界限,声源频率小于该频率时声场主要表现为“波动”特征,声源频率大于该频率时声场主要表现为“射线”特征,同时发现声源频率低于频率界限时会聚区距离声源的水平位置也是频率相关的。3.在对传播损失空间分布特征的研究基础上,分析了深海甚低频声场的干涉结构和波导不变量取值分布情况,研究发现:当海洋环境参数、声源与接收参数确定时,波导不变量取值整体上表现出其“不变”的特性,但存在一些情况波导不变量取值变化明显,例如会聚区模式下,声源频率低于频率界限时,会聚区波导不变量取值会随频率变化而变化,表面声道的存在也会改变原有波导不变量的取值分布,这两种情况的本质上均是声源到水平阵之间本征声线多途结构发生了变化,引起相速度群速度发生了变化,最终导致波导不变量取值发生了改变。